Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РАССНАРЯЖЕНИЯ БОЕПРИПАСОВ

Изобретение относится к способам расснаряжения боеприпасов и предназначено для использования при извлечении активных компонентов зарядов из корпусов боеприпасов, преимущественно химических и пиротехнических (фосфорных).

Известен способ выплавления ВВ из боеприпасов горячим воздухом, нагретым до температуры 130ºC /1/.

Недостатками указанного способа являются:

- большие энергетические затраты на нагревание воздуха;

- малая производительность вследствие низкого коэффициента теплоотдачи газовой среды;

- недостаточно высокое качество очистки боеприпасов со сложной внутренней конфигурацией каморы;

- наконец, неприменимость использования для боеприпасов, снаряженных химически активными (окисляемыми) по отношению к воздуху веществами.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сути и достигаемому результату является способ расснаряжения боеприпасов извлечением активных веществ при воздействии жидкого теплоносителя, инертного по отношению к извлекаемым компонентам веществ, путем его подачи в корпус боеприпаса под давлением, последующего отделения теплоносителя от извлеченных компонентов активных веществ, возврата очищенного теплоносителя в непрерывный рабочий цикл расснаряжения, и подачи извлеченных компонентов на дальнейшую переработку /2/.

Основным недостатком указанного способа является повышенная экологическая опасность при расснаряжении химических и пиротехнических (фосфорных) боеприпасов, т.к. извлекаемое активное вещество в процессе расснаряжения не теряет своих характеристик по поражающему фактору.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение экологической безопасности при расснаряжении боеприпасов.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном способе расснаряжения боеприпасов извлечением активных веществ при воздействии жидкого теплоносителя, инертного по отношению к извлекаемым компонентам веществ, путем его подачи в корпус боеприпаса под давлением, последующего отделения теплоносителя от извлеченных компонентов активных веществ, возврата очищенного теплоносителя в непрерывный рабочий цикл расснаряжения, и подачи извлеченных компонентов на дальнейшую переработку, в соответствии с изобретением, активное вещество заряда перед извлечением подвергается физико-химической модификации, причем процесс модификации осуществляют непосредственно в корпусе боеприпаса.

Использование в качестве реакционной емкости непосредственно корпуса боеприпаса, обладающего малым объемом, позволяет резко снизить вероятность экологического поражающего фактора при расснаряжении, по сравнению с крупногабаритной типовой промышленной аппаратурой.

Многие отравляющие вещества (OB) в процессе нагревания начинают разлагаться еще до достижения температуры кипения. Так вещество BZ (t_кип=412°C) начинает разлагаться при температуре 170°C и почти полностью разлагается за 1…2 часа при 200°C. Для вещества VX (t_кип=298°C) период разложения на 50% при 250°C составляет 4 мин.

Поэтому при расснаряжении химических боеприпасов одним из методов физико-химической модификации активного вещества заряда может служить термодеструкция.

Мономер белого фосфора Р при нагреве без доступа воздуха полимеризуется с образованием молекул P_n различной молекулярной массы красного фосфора. При 400°C белый фосфор в основном целиком превращается в красный в течение полутора часов.

Причем токсические характеристики красного фосфора на несколько порядков ниже, чем у белого.

Поэтому в случае боеприпасов, снаряженных желтым фосфором, целесообразно в качестве предварительной физико-химической модификации активного вещества заряда использовать полимеризацию.

Для ускорения и регулирования процесса полимеризации Р→P_n в активное вещество заряда - желтый фосфор - перед полимеризацией можно ввести вещество - затравку инициации процесса полимеризации.

В качестве затравки можно использовать йод, серу, селен. Однако наиболее приемлемым из экологических и экономических соображений предлагается в качестве затравки полимеризации использовать красный фосфор.

В качестве примера на фиг.1 схематично представлена конструкция фосфорного боеприпаса, на фиг.2 - блок-схема процесса его расснаряжения с предварительной полимеризацией Р→P_n.

Боеприпас (Фиг.1) содержит корпус 1, взрыватель 2, разрывной заряд 3, размещенный в запальном стакане 4 и заряд желтого фосфора 5 в каморе боеприпаса. При сборке боеприпаса разрывной заряд 3 свободно вкладывается в запальный стакан 4 и поджимается хвостовиком взрывателя 2.

Дымовые и зажигательные снаряды поступают на утилизацию без взрывателя 2 и разрывного заряда 3 (Фиг.2 - а). В случае же получения боеприпасов в окончательно снаряженном виде удаление взрывателя 2 и разрывного заряда 3 не составляет особой трудности.

С корпуса снаряда и запального стакана смывается лакокрасочное покрытие, корпус нагревается (индукционным нагревом, в муфельной печи и т.п. известными способами) и на протяжении нескольких часов выдерживается при температуре 250…300ºС в среде инертного газа (N₂, CO₂). За это время в каморе снаряда протекает реакция полимеризации, приводящая к переходу желтого фосфора в красный. По истечении установленного периода корпус снаряда извлекается из нагревающего устройства, охлаждается.

Для ускорения процесса полимеризации в дне запального стакана 4 перфорируется отверстие (б), сквозь него в заряде фосфора 5 формируется канал (в), в который помещают красный фосфор (г). Отверстие в дне запального стакана зачеканивают свинцовой пробкой (д), и далее осуществляют нагрев и темперирование корпуса при заданной температуре по вышеописанной процедуре. Доступ к фосфору внутри боеприпаса для введения затравки может осуществляться и сквозь днище корпуса, и сквозь его стенку, но в этом случае, вследствие большей толщины возрастает вероятность засорения фосфора стружкой металла от сверления. При таком способе перфорации корпуса целесообразно использовать намагниченный инструмент.

Для извлечения красного фосфора у снаряда вывертывается запальный стакан, снаряд очком вниз (е) или под некоторым углом (ж) помещается в ванну под слой воды, и через открытое очко под действием струи подогретой воды высокого давления производится вымывание образовавшегося красного фосфора. Затем осуществляется отделение воды (теплоносителя) от извлеченного красного фосфора, возврат ее в непрерывный рабочий цикл расснаряжения, и подача «мокрого» красного фосфора на дальнейшую переработку. Так как красный фосфор в воде не растворим, то после высыхания он полностью сохраняет свои первоначальные свойства.

Способ опробован на 82-мм дымовой мине для батальонного миномета БМ-37 (индекс ГРАУ: 53-Д-832С), имеющей следующие характеристики:

Наружный диаметр 82 мм;

Средний объем каморы при ввинченном запальном стакане 315 см³;

Вес дымообразующего вещества при плотности 1,7 г/см³ и 95% наполнении - 0,52 кг;

Дымообразующее вещество - Фосфор желтый технический;

Вес корпуса в собранном виде без холостой пробки 2,56 кг;

Материал корпуса - сталь С-55;

Глубина каморы от среза 163 мм;

Максимальный внутренний диаметр 66 мм;

Резьба очка М48×1,5.

Запальный стакан установлен на герметизирующей замазке из свинцового сурика, выполнен из стали 35 и имеет следующие характеристики:

Вес стакана 0,32 кг;

Наружная резьба М48×1,5;

Длина стакана 93 мм;

Наружный диаметр 39 мм;

Внутренний диаметр 33 мм;

Глубина стакана 90 мм;

Толщина дна 3 мм;

Прокладка - Свинец С2;

Вес 0,027 кг.

Полимеризация фосфора в каморе мины осуществлялась без введения затравки.

Нагревание осуществлялось с использованием камерной муфельной электропечи ЭКПС-300, оснащенной вытяжкой эжекторного типа.

Размеры рабочей камеры: ширина 600 мм, высота 870 мм, глубина 600 мм.

При различных температурных режимах время полной полимеризации фосфора в корпусе 82-мм дымовой мины соответственно составило:

Извлечение запального стакана производилось на станке дистанционного вывинчивания со скоростью вращения шпинделя до 0,2 с^-1.

Извлечение продукта из каморы производилось с использованием модуля ГКМ4, предназначенного для вымывания взрывчатых веществ из корпусов боеприпасов различных калибров методом размыва заряда гидрокавитационной струей высокого давления.

Рабочее давление вымывания - 150 МПа.

Время вымывания - 30 с.

Фильтрация полученной пульпы с извлечением продукта производилась на модуле отжима ВВ и фильтрации воды состоящего из двух автоматических станций механической очистки Опал-1 и Опал-2, со степенью извлечения продукта из пульпы не менее 97%.

Полученный продукт имеет вид - комки коричневого цвета с металлическим блеском.

Массовая доля красного фосфора - не менее 98,8%.

Массовая доля желтого фосфора - не более 0,009%.

Кислотность в пересчете на H₃PO₄ - не более 0,6%.

Массовая доля нерастворимого остатка в азотной кислоте, насыщенной бромом - не более 0,2%

Таким образом предлагаемый способ обеспечивает 100% утилизацию боеприпаса. Конечными продуктами утилизации являются лом черных и цветных металлов, а также технический красный фосфор, который может быть вторично использован в пиротехнике для производства новых дымовых боеприпасов. Следует отметить, что хотя данный способ является потенциально опасным, вследствие высокой чувствительности красного фосфора к механическим воздействиям, экологическая его опасность на порядки ниже, чем в случае извлечения из корпусов боеприпасов вымыванием желтого (белого) фосфора.

Источники информации

1. Патент ФРГ №1678212, C06B 21/00, 1972 г.

2. Патент РФ №2074383, C06B 21/00, F42B 33/06, 1997 г. (прототип)